晶体管放大倍数β检测电路的设计.doc

PAGE PAGE 1 晶体管 晶体管β值数显测量电路 实验报告 宁波大学科技学院理工分院 宁波大学科技学院理工分院 课题五晶体管β值数显测量电路 一、实验目的 1、设计任务 设计一个低频小功率NPN型硅三极管共射极电流放大倍数β值测量电路。 2、基本要求 （1）β值的测量范围为50 ～ 250。 （2）接入晶体管后自动显示被测晶体管的β值，当没有接入晶体管时数码管显示为零。 （3）当接入晶体管的β值不在测量范围时，用发光二极管指示。 （4）测量精度为±5%。 （5）测量响应时间t1S。 3、扩展要求 （1）分档指示功能，当β值为50～100，100～180，180～250时，分别用发光二极管指示。 （2）能测量PNP管的β值。 二、实验原理 由设计要求可知只要将被测晶体管的β值转换为对应的电压值，对β值的测量转变为对电压的测量。将此电压进行比例调整后，进行A/D转换，然后进行译码显示即可。其原理框图如图2-5-1所示。 三、单元电路设计参考 1、β/V转换电路 基本思路为：对被测晶体管输入一固定值的基极电流，则其集电极电流Ic=βIb，然后将集电极电流转换为电压即可。 基极电流的设置可以采用如下两种方式。其一、如图2-5-2所示，选择恰当的基极偏置电阻Rb实现基极电流设置。 其二，利用恒流源实现基极电流的设置，如图2-5-3所示。这种方式的优点是可以对锗管设置基极电流而不需要改变电路结构或元件参数。由于要提供很小的基极电流，恒流源可以用如图2-5-4所示的微电流源实现。微电流源的参考电流与输出电流之间的函数关系为： 2、 比例调整电路 比例调整电路的主要作用是将β/V转换电路的输出电压作适当的调整提供给A/D转换电路，以期得到一个适当的二进制数值，便于译码器显示对应的β值。 常用的比例电路有反相比例电路，同相比例电路，差动放大电路等。在此介绍一下常用的三运放差动放大电路，电压如图2-5-6所示。 LM324N芯片引脚图 3、A/D转换电路 A/D转换电路将模拟量转换为数字量。实际应用中A/D转换芯片的种类有很多；根据转换速度分为高速、低速，根据转换精度分为8位、10位、12位，根据转换的工作原理分为计数型、双积分型、逐次逼近型、并行转换型等，实际设计电路时应根据具体系统的要求选择恰当的A/D转换芯片。ADC0809是一种8位的逐次逼近型的转换芯片，速度较高，价格适中在实际中使用较广。 现在以ADC0809为核心给出一个A/D转换电路的参考设计。 1）主要技术指标和特性 分辨率：8位； 总的不可调误差：±LSB； 转换时间：取决于芯片时钟频率，当CLK=500KHz时，转换时间为128us； 单一电源：5V； 模拟输入范围：单极性0-5V，双极性±5V，±10V； 时钟频率范围：10 KHz-1280 KHz； 具有可控三态输出缓冲器； 启动转换控制为脉冲式（正脉冲），上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使A/D转换开 始； 使用时不需要进行零点和满刻度调节。 2）工作时序与使用说明 ADC0809引脚图 3）AD转换控制电路设计 实现A/D转换控制的方式可以有多种。其一、直接利用转换结束信号去启动转换。这种方式需要在电路上电后给出一个初始的启动信号，在一定的时钟频率下属于全速转换电路，可以达到该时钟频率作用下的最高转换频率。其二、由外部控制器给出控制信号。在很多应用场合，一般都由微控制器实现对A/D转换的控制。对于小型的简单的应用系统，可以由中小规模集成电路实现控制器。根据ADC0809的转换时序，可以作出控制转换的MDS图，然后设计控制器。针对本课题，是一个简单的低速测量显示电路，不需要进行数据的存储；因此可以将输出使能信号OE接高电平，然后定时地给出一个单脉冲的启动信号即可。此单脉冲的启动信号可以由单稳态电路实现，也可以由一个计数器的进位信号实现。 4）时钟信号的实现 时钟信号可以由各种方波发生电路实现，实际应用中有很多种方波发生器，这里介绍以CD4060为核心的方波发生器，其电路如图2-5-9所示。 CD4060是14位的二进制计数器。内部有14级的二分频器，和两个反相器。CP1、CP0分别为时钟的输入、输出端，既内部反相器G1的输入和输出。图中R为反馈电阻（10MΩ-100 MΩ），目的为反相器提供偏置，使其工作在放大状态。C1是频率微调电容，取5-30pF，C2是温度特性校正电容，一般取20-50 pF。内部反相器G2起整形作用，且提高带负载能力。石英晶体采用32768Hz晶振，此时Q13输出信号频率为2Hz。 CD4060引脚图 4、译码显示电路 译码器的作用是将BCD码译成与LED